(57)【要約】【課題】プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴が微細またはアスペクト比が大きな場合であっても充填効率良く且つ安定してペーストを充填することができる充填用ペースト及びペースト充填方法を提供する。【解決手段】プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴に充填するための充填用ペーストであって、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内にある。ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３かつｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８。式中、Ｙは充填用ペーストの粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘは充填用ペーストの剪断速度［１／ｓ］を表す。また、スキージ４を備える印刷装置Ｐを用い、最初の印刷動作における該スキージ４のアタック角度θ１を３〜１８度とし、掃引速度を１〜３０ｍｍ／ｓとして、上記充填用ペースト１の充填を行う。【選択図】    図１
2006012923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴に充填用ペーストを充填するペースト充填方法であって、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内にある充填用ペーストを、スキージを備える印刷装置を用い、最初の印刷動作における該スキージのアタック角度を３〜１８度とし、掃引速度を１〜３０ｍｍ／ｓとして充填することを特徴とするペースト充填方法。
ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３
かつ
ｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８
式中、Ｙは充填用ペーストの粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘは充填用ペーストの剪断速度［１／ｓ］を表す。
【請求項２】
前記充填用ペーストは、流動特性が非ニュートン性を示すとともに、下記式で定義されるチキソトロピー指数が１．５以上である請求項１記載のペースト充填方法。
チキソトロピー指数＝（剪断速度４０［１／ｓ］での粘度）／（剪断速度１００［１／ｓ］での粘度）
【請求項３】
前記充填用ペーストは、角周波数ω＝０．６５［ｒａｄ／ｓ］以下の動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）が１．２〜２．５である請求項１または請求項２記載のペースト充填方法。
【請求項４】
前記充填用ペーストは、室温から硬化温度まで上昇させたとき、発生するガス量が２００ｗｔＰＰＭ以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載のペースト充填方法。
【請求項５】
プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴に充填するための充填用ペーストであって、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内にあることを特徴とする充填用ペースト。
ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３
かつ
ｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８
式中、Ｙは充填用ペーストの粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘは充填用ペーストの剪断速度［１／ｓ］を表す。
【請求項６】
前記充填用ペーストは、流動特性が非ニュートン性を示すとともに、下記式で定義されるチキソトロピー指数が１．５以上である請求項５記載の充填用ペースト。
チキソトロピー指数＝（剪断速度４０［１／ｓ］での粘度）／（剪断速度１００［１／ｓ］での粘度）
【請求項７】
前記充填用ペーストは、角周波数ω＝０．６５［ｒａｄ／ｓ］以下の動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）が１．２〜２．５である請求項５または請求項６記載の充填用ペースト。
【請求項８】
前記充填用ペーストは、室温から硬化温度まで上昇させたとき、発生するガス量が２００ｗｔＰＰＭ以下である請求項５から請求項７のいずれかに記載の充填用ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴に充填するための充填用ペースト及びペースト充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の配線密度の濃密化に伴い、両面プリント配線基板や複数の配線層を積層させた多層構造のプリント配線基板が使用されるようになっている。このような両面または多層構造のプリント配線基板には、スルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴が形成されている。スルーホールは上下の外層の配線層間を導通接続する際に用いる貫通穴であり、ブラインドバイアホールは内層の配線層間または内層と外層の配線層間を導通接続する際に用いる有底穴である。スルーホールやブラインドバイアホールによる上記配線層間の導通接続手段の一つとして、各ホールに導電性のペーストを充填するとともにそれを固化させて導電物質を形成する方法が用いられている。
【０００３】
ペーストの充填は、例えばスクリーン印刷法により行う。すなわち、スルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴が設けられたプリント配線基板の表面にスクリーンを重ね、スクリーン表面に沿ってスキージを移動させてスクリーン上のペーストをスキージでこすり付けることによって、スクリーンの版膜でマスクされていない開口部にペーストを通すことで小径穴に充填する。
【０００４】
このように、ペーストをスキージにより小径穴に充填するにあたり、導電性のペーストは金属フィラーを多く含んでいるため絶縁性のペーストよりも粘度が大きく、小径穴が微細な場合には入りにくい。そこで、特開２００２−８４４４号公報に開示された発明のように、粘度を低下させる溶剤を含有したペーストを充填していた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、粘度を低下させる溶剤を含有したペーストを用いる上記方法によると、スキージがペーストを押し込む力が四方八方に分散してしまい、プリント配線基板の微細穴に向かって集中しなくなる。その結果、特に深い小径穴、つまりアスペクト比が大きな小径穴への充填は不完全なものとなる。また、小径穴が更に微細になると、小径穴から空気が抜けにくくなり、したがってペーストの中に閉じこめられた空気も抜けにくく充分な導電性が得られないことがある。そこで、微細穴の空気を抜くと共に空気を捲き込まないように真空下で充填する方法が考えられた。ところが、上記溶剤を含有したペーストを真空下で充填すると、溶剤が揮発してペーストの特性が急激に変化するため真空下での印刷には好ましくない。
【０００７】
電子機器の配線密度の濃密化がより一層進むなか、より微細なスルーホールやブラインドバイアホールが要望されている。本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴が微細またはアスペクト比が大きな場合であっても充填効率良く且つ安定してペーストを充填することができる充填用ペースト及びペースト充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明は、プリント配線基板２に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴３に充填用ペースト１を充填するペースト充填方法であって、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内にある充填用ペースト１を、スキージ４を備える印刷装置Ｐを用い、最初の印刷動作における該スキージ４のアタック角度θ１を３〜１８度とし、掃引速度を１〜３０ｍｍ／ｓとして充填する。
ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３
かつ
ｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８
式中、Ｙは充填用ペースト１の粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘは充填用ペースト１の剪断速度［１／ｓ］を表す。
【０００９】
請求項２の発明では、前記充填用ペースト１は、流動特性が非ニュートン性を示すとともに、下記式で定義されるチキソトロピー指数が１．５以上である。
チキソトロピー指数＝（剪断速度４０［１／ｓ］での粘度）／（剪断速度１００［１／ｓ］での粘度）
請求項１及び請求項２の発明によると、例えば図１の印刷装置１において、最初の印刷動作における該スキージ４のアタック角度θ１を３〜１８度とし、掃引速度を１〜３０ｍｍ／ｓとすることにより、スキージ４がマスク６を介してプリント配線基板２に接する部分付近１１では、充填用ペースト１の剪断速度は大きく粘度は小さい。このため小径穴３が微細であっても充填用ペースト１は容易に入る。また、スキージ４の前方部分がペースト１と接する部分付近１２では、充填用ペースト１の剪断速度は小さく粘度は大きい。スキージ前方のペースト粘度が大きいのでスキージ４による押込み力は、四方八方に分散することなく、プリント配線基板２に向かって集中する。このため小径穴３のアスペクト比が大きな場合であっても充填用ペースト１の充填性が良い。
【００１０】
請求項３の発明では、前記充填用ペースト１は、角周波数ω＝０．６５［ｒａｄ／ｓ］以下の動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）が１．２〜２．５である。請求項３の発明によると、小径穴３の上面において充填用ペースト１の表面が平坦となり窪みや凹凸が生じない。
【００１１】
請求項４の発明では、前記充填用ペースト１は、室温から硬化温度まで上昇させたとき、発生するガス量が２００ｗｔＰＰＭ以下である。請求項４の発明によると、充填用ペースト１自体から発生する気泡が少なく充填効率が良い。
請求項５の発明は、プリント配線基板２に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴３に充填するための充填用ペースト１であって、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内にある。
ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３
かつ
ｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８
式中、Ｙは充填用ペースト１の粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘは充填用ペースト１の剪断速度［１／ｓ］を表す。
【００１２】
請求項６の発明では、前記充填用ペースト１は、流動特性が非ニュートン性を示すとともに、下記式で定義されるチキソトロピー指数が１．５以上である。
チキソトロピー指数＝（剪断速度４０［１／ｓ］での粘度）／（剪断速度１００［１／ｓ］での粘度）。請求項７の発明では、前記充填用ペースト１は、角周波数ω＝０．６５［ｒａｄ／ｓ］以下の動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）が１．２〜２．５である。請求項８の発明では、前記充填用ペースト１は、室温から硬化温度まで上昇させたとき、発生するガス量が２００ｗｔＰＰＭ以下である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、プリント配線基板に形成されたスルーホールやブラインドバイアホール等の小径穴が微細またはアスペクト比が大きな場合であっても充填効率良く且つ安定してペーストを充填することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は真空印刷装置Ｐを示す概略図、図２はスルーホール３に充填されたペースト１の充填状態を示す図である。
【００１５】
本発明の発明者らは、真空印刷装置Ｐにより、特性の異なる６種類のペースト１Ａ〜１Ｆをそれぞれ別々のスルーホール３に充填する実験を行い、スルーホール３やブラインドバイアホール等の小径穴への充填に好適なペーストに関する諸データを得た。
【００１６】
図１において、真空印刷装置Ｐは、第１スキージ４、第２スキージ５、マスク６、及び図示しない真空チャンバーなどを備え、プリント配線基板２に形成されたスルーホール３にペースト１を充填する。
【００１７】
第１スキージ４は、材質が硬度８０度のウレタン樹脂からなり、その幅は２００ｍｍ、厚さ４Ｔは２０ｍｍである。第２スキージ５は、材質がナイロンからなり、その幅は２００ｍｍ、厚さ５Ｔは１０ｍｍである。マスク６は、金属を材質とし開口部６１を備えたメタルマスクであり、マスク６上に供給されたペースト１を、第１スキージ４及び第２スキージ５の印圧によりこの開口部からプリント配線基板２の表面に向けて押し込む。スルーホール３の穴径は０．２ｍｍ、深さは１．６ｍｍである。
【００１８】
上記実験は次の要領で行った。すなわち真空チャンバー内において、まず、真空圧力が４０Ｐａの下で第１スキージ４により、印圧を４ｋｇｆ、アタック角度θ１を３°〜１５°、及び掃引速度（スキージ速度）を１〜３０ｍ／ｓとしてＸ１方向に往路印刷（最初の印刷動作）を行う。次に、真空圧力が９００００Ｐａの下で第２スキージ５により、印圧を０．８ｋｇｆ、アタック角度θ２を４５°、及び掃引速度を５〜１５ｍ／ｓとしてＸ２方向に復路印刷を行う。
【００１９】
このように２つの異なる圧力下で２段階に亘って充填する、いわゆる差圧充填を行った結果、ペースト１Ｄは良好に充填できた。すなわちペースト１Ｄは、スルーホール３の上面において表面が平坦となり且つスルーホール３内に過不足なく充填できた。ペースト１Ｂ，１Ｅは、図２（Ｂ）のようにスルーホール３内への充填が不十分ながらも表面は平坦となり良好であった。充填が不十分な点については、複数回の印刷動作を行うことにより最終的にはペースト１Ｄと同様に問題なく充填できた。なお、ペースト１Ｂでは穴径５０μｍ、深さ６０μｍの半導体ウエハのスルーホールへの充填にも成功している。
【００２０】
ペースト１Ａ，１Ｆは、図２（Ａ）のように、スルーホール３の軸芯部においてペースト１Ａ，１Ｆが引出されたような窪みを生じた。ペースト１Ｃは、図２（Ｃ）のように、スルーホール３の上面において表面に凹凸があり、あたかもペースト１Ｃが引き千切られたかのような現象が見られた。
【００２１】
次に上記６種類のペースト１Ａ〜１Ｆの各特性について開示する。図３，４は６種類のペースト１Ａ〜１Ｆにおける粘度−剪断速度特性を示すグラフ、図５は６種類のペースト１Ａ〜１Ｆを角周波数ωの動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）を示すグラフ、図６は６種類のペースト１Ａ〜１Ｆをそれぞれ３通りの剪断速度比で測定したときのチキソトロピー指数を示すグラフである。
【００２２】
図３，４に示すように、良好に充填できるペースト１Ｂ，１Ｄ，１Ｅに共通の特性は、粘度−剪断速度特性が下記式の範囲内（図３，４の斜線部分）にある。なお、図３は昇速時の１１水準（測定点）、図４は降速時の１０水準についてのグラフである。
【００２３】
ｌｏｇＹ＞−０．６７ｌｏｇＸ＋２．５３かつｌｏｇＹ＜−０．６２ｌｏｇＸ＋３．１８  式中、Ｙはペーストの粘度［Ｐａ・ｓ］、Ｘはペーストの剪断速度［１／ｓ］を表す。
【００２４】
また、ペースト１Ｂ，１Ｄ，１Ｅの流動特性は、非ニュートン性を示すとともに、図６の右側グラフのように、下記式で定義されるチキソトロピー指数が１．５以上である。
【００２５】
チキソトロピー指数＝（剪断速度４０［１／ｓ］での粘度）／（剪断速度１００［１／ｓ］での粘度）
以上の特性は回転粘度計法によって測定したものである。このときの測定条件を表１に示す。
【００２６】
【表１】
2006012923.tif 000003
【００２７】
ここで、非ニュートン性とは、流速が速くなるほど粘度が低下する性質である。また、チキソトロピー指数とは、ペースト１のような粘性流体における異なる剪断速度に対する粘度比であり、この比が大きいほど力を加えると粘度が低下し流動性が増すという性質が強くなる。
【００２８】
ペースト１Ｂ，１Ｄ，１Ｅの備えたチキソトロピー性により、充填時の作用は次のようになる。図１において、第１スキージ４が印刷動作をしたとき、第１スキージ４がマスク６を介してプリント配線基板２に接する部分付近１１では、ペースト１の剪断速度は大きく粘度は小さい。このためスルーホール３が微細であってもペースト１Ｂ，１Ｄ，１Ｅは容易に入る。
【００２９】
また、第１スキージ４の前方部分がペースト１と接する部分付近１２では、ペースト１の剪断速度は小さく粘度は大きい。粘度が大きいので第１スキージ４による押込み力は、四方八方に分散することなく、プリント配線基板２に向かって集中する。このためスルーホール３のアスペクト比が大きな場合であってもペースト１の充填性が良い。なお、第２スキージ５についても第１スキージ４の場合と同様な作用を示す。
【００３０】
更に、図５に示すように、角周波数ω＝０．６５（ｒａｄ／ｓ）以下の動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）が１．２〜２．５であることが好ましい。このときの測定条件を表２に示す。なお、角周波数ω＝０．６５（ｒａｄ／ｓ）以下というのは、ほとんど静止に近い状態である。
【００３１】
【表２】
2006012923.tif 000004
【００３２】
上記ｔａｎδ（粘性／弾性）について、粘性の比率が大きいと、図２（Ａ）のペースト１Ａ，１Ｆのようにスルーホール３の軸芯部において窪みを生じる。反対に、弾性の比率が大きいと、図２（Ｃ）のペースト１Ｃのようにスルーホール３の上面において表面に凹凸が見られる現象が起きる。
【００３３】
また、気泡を捲き込まないように真空下で印刷を行うが、ペースト１自体からの気泡の発生も少ないものであることが必要である。そのためには、ペーストの製造時にフィラーを分散させる等の処置により脱泡を行うことはもちろんであるが、ペースト１の成分構成が、高温硬化時にペースト１から気化するガスが少ないものであることが必要である。
【００３４】
加熱硬化後に気泡の発生が見られたペースト１Ｆと、気泡の発生の見られなかったペースト１Dの硬化時に発生する気泡の発生量を表３に示す。この表から良好なペースト１Dは、Ｈｅ雰囲気の下、室温から硬化温度１００°Cまで上昇させたとき、発生するガス量が２００ｗｔＰＰＭ以下である。
【００３５】
【表３】
2006012923.tif 000005
【００３６】
上の実施の形態において、ペーストは導電性のものとしたが、絶縁性樹脂であっても同様な効果が期待できる。また、スルーホール３に代えてブラインドバイアホールであっても同様な効果が期待できる。また、印刷時にメタルマスクを介したが、スクリーンマスクを介すること、またはマスク類を介さずに基板に直接に印刷すること、または後工程で除去されるカバーフイルムを貼った基板に印刷することも可能であり、それらの場合も同様な効果が期待できる。本実施の形態においては真空印刷装置により真空下での印刷を行ったが大気圧下での印刷においても同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】真空印刷装置を示す概略図である。
【図２】スルーホールに充填されたペーストの充填状態を示す図である。
【図３】６種類のペーストにおける昇速時の粘度−剪断速度特性を示すグラフである。
【図４】６種類のペーストにおける降速時の粘度−剪断速度特性を示すグラフである。
【図５】６種類のペーストを角周波数ωの動的粘弾性法で測定したときのｔａｎδ（粘性／弾性）を示すグラフである。
【図６】６種類のペーストをそれぞれ３通りの剪断速度比で測定したときのチキソトロピー指数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１  ペースト（充填用ペースト）
２  プリント配線基板
３  スルーホール（小径穴）
４  第１スキージ（スキージ）
θ１  アタック角度
Ｐ  真空印刷装置（印刷装置）
【図１】
2006012923.tif 000006
【図２】
2006012923.tif 000007
【図３】
2006012923.tif 000008
【図４】
2006012923.tif 000009
【図５】
2006012923.tif 000010
【図６】
2006012923.tif 000011